Influena golurilor de tensiune din reteaua de alimentare cu energie electrica asupra funcionrii echipamentelor electrice. Studiu de caz- SDEE Baia Mare.

ing. Ilia Mirela SC Electrica SA, SDEE Baia Marestr. Victoriei nr 64,cod 430142 Baia Mare,tel 0262-205807mirela.ilia@mmelectrica.ro

conf. dr.ing. Horgo Mircea Universitatea de Nord Baia Mare str. Victor Babes nr 64, Baia Mare, tel 0362-401265 mhorgos@ubm.ro

prof. dr.ing. Petrean Liviu Universitatea de Nord Baia Mare str. Victor Babes nr 64, Baia Mare, tel 0362-401265 lpetrean@ubm.ro

dr.ing. Lupan Radu SC Electrica SA, SDEE Baia Marestr. Victoriei nr 64,cod 430142 Baia Mare,tel 0262-205700radu.lupan@mmelectrica.ro

ing. Cristea Pavel SC Electrica SA, SDEE Baia Mare, str. Victoriei nr 64, cod 430142 Baia Mare,tel 0262-205805 pavel.cristea@mmelectrica.ro

Rezumat:

n aceasta lucrare se abordeaza o problema larg rspndit in prezent i anume fluctuaiile rapide de tensiune, de ordinul milisecundelor, din reeaua de alimentare cu energie electric datorate RAR-urilor din reea. In urma monitorizrilor efectuate ntr-o hal de producie se propun soluii pentru limitarea efectelor golurilor de tensiune.

1 INTRODUCERE

Un gol de tensiune determin erori n cadrul procesului care pot conduce rapid la oprirea n cascad a ntregului proces. Durata de ntrerupere ce rezult poate fi costisitoare i poate consta din pierderi de producie. Un gol de tensiune redus, pn la 70% din tensiunea nominal (adic o reducere de 30%), durnd mai puin de 100 milisecunde, poate determina cderea sistemului automat, conducnd la pierderi anuale estimate la 10 miliarde euro n Europa. Pentru ntreprinderi, soluia complet privind calitatea energiei electrice poate costa ntre 388 i 1165 euro pentru fiecare kilowatt (kW), excluznd instalarea. [6]

Scurtcircuitele din instalaiile electrice constituie defecte frecvente, caracterizate prin stabilirea unor contacte accidentale, prin impedane practic nule (scurtcircuitele metalice sau nete) sau prin impedane cu o anumit valoare, ntre conductoarele aflate sub tensiune sau ntre acestea i pmnt.

Frecvena de apariie a scurtcircuitelor nesimetrice n reele este mai mare dect a scurtcircuitelor trifazate. Astfel, ponderea cea mai mare o au scurtcircuitele monofazate (cca. 70 % din totalul scurtcircuitelor), urmeaz scurtcircuitele bifazate (cca. 15 %), apoi scurtcircuitele bifazate cu punere la pmnt (cca. 10 %), n timp ce scurtcircuitele trifazate, care sunt cele mai grave, au probabilitatea de apariie cea mai mic (cca. 5 %).

Cele mai frecvente plngeri ale utilizatorilor industriali se refer la reducerea de scurt durat a tensiunii (golurile de tensiune). Golurile de tensiune sunt descrise prin tensiunea remanent i durata lor, aa cum este indicat n figura 1 [6]. Tensiunea remanent, observat de ctre ntreprindere, este determinat de amplitudinea curentului electric de defect, puterea de scurtcircuit a reelei i ct de apropiate sunt instalaiile utilizatorului de locul de defect.

n mod obinuit, durata unui gol de tensiune poate fi de la 10 milisecunde la mai puin de 1 secund. [7], [8], [9].

Tabelul 1. Comparaie ntre datele DPQ, EFI i UNIPEDEpentru evenimente cu o durat ntre 10 ms i 1 s

Fig. 1 Ilustrarea unui gol de tensiune i a unei ntreruperi scurte a alimentrii, clasificate n conformitate cu EN 50160 ; Un tensiunea nominal a reelei de alimentare (valoare efectiv); UA amplitudinea tensiunii de alimentare; U - valoarea efectiv curent a tensiunii de alimentare

Acelai eveniment n reeaua de distribuie de energie poate produce manifestri diferite la

consumatori aa cum se vede in figura 2:

Fig.2 Goluri de tensiune la diveri consumatori materializate prin scaderi de tensiune sau caderi de tensiune

De asemenea distribuia procentulala a tipurilor de goluri de tensiune n ceea ce privete numrul de faze afectat este redat n figura 3:

Fig. 3 Distribuia numrului de faze afectate

2 Msurtori efectuate la consumator

n vederea stabilirii parametrilor reali ai calitii energiei electrice la S.C. MOELLER Electroproductie Sarbi S.RL., s-au facut o serie de msuratori i monitorizri la faa locului cu aparatul FLUKE 435.

Unitatea se confrunt cu probleme n alimentarea cu energie electric manifestate prin

disfuncionalitai ale procesului de producie datorate deselor goluri de tensiune si proceselor tranzitorii din reeaua de alimentare. Majoritatea golurilor de tensiune trec neobservate ele producnd doar flickere n reeaua de iluminat dar unele evenimente din reeaua de alimentare cu energie electric produc pagube nsemnate prin distrugerea unor circuite electronice scumpe i oprirea produciei n anumite procese.

n figura 4 sunt redate inregistrrile efectuate n tabloul de alimentare cu energie electric de la hala de

producie nr. 3, pentru dou perioade de monitorizare efectuate.

Fig. 4 Monitorizri ale calitii energiei electrice la hala 3 a) perioada 29.03 - 04.04.2008 b) perioada 14.04 - 19.04.2008

Din datele de monitorizare se poate observa c: - n cursul primei monitorizri ce a durat 7 zile

s-au produs un total de 5 evenimente ( 3 goluri de tensiune i 2 flickere )

- n cursul celei de-a doua monitorizri ce a durat 6 zile s-au produs un total de 15 evenimente ( 9 goluri de tensiune, 1 cdere de tensiune i 5 flickere )

Fig.5 Gol de tensiune nregistrat pe faza 2

Fig. 6 a). steaua tensiunilor i curenilor b) consumul de putere nregistrat n tabloul de alimentare

pentru hala 3 de producie.

a) b) Fig.7 armonicile nregistrate i forma de und a acestora

a) b) Fig. 8 monitorizrile pentru flicker nregistrate n cele dou sptmni.

3 METODE INDICATE PENTRU REZOLVAREA PROBLEMEI

Pentru limitarea efectelor golurilor de tensiune exist diferite strategii care pot include:

condiionere de reea de putere mare, precum compensatoare statice serie (SSC) i surse de intervenie cu stocare, care pot s asigure

protecia ntregii ntreprinderi;

condiionere de reea, de putere adecvat i plasate strategic, pot fi utilizate pentru a

proteja un proces sau elemente individuale ale echipamentului;

echipamentul de proces existent poate fi protejat, la nivelul de comand, prin utilizarea de condiionere de reea de putere redus;

echipamentul poate fi realizat imun la golurile

cu o valoare limitat a tensiunilor remanente i

a duratelor, printr-o proiectare corespunztoare, utilizarea de componente robuste i/sau prin modificarea tehnicilor de programare.

Fig. 9. Spectrul soluiilor n funcie de costul relativ i de profunzimea cunotinelor necesare n ntreprinderile actuale exist dou soluii

uzuale pentru a crete tolerana la goluri de tensiune, ele se refer la nivelul de aplicaie" i la nivelul de comand".

n cazul soluiei la nivelul aplicaiei se instaleaz un condiioner de reea ntre echipament i reeaua de alimentare. Utiliznd aceast metod, poate fi protejat, la goluri de tensiune, ntregul proces sau un grup de echipamente ale procesului. n figura 10 se indic exemple de soluii la nivelul de aplicaie pentru o singur linie de producie sau pentru un grup de linii de producie.

Soluiile la nivelul de comand necesit identificarea acelor componente sau circuite prin care echipamentul de producie este posibil s fie sensibil la golurile de tensiune i protejarea numai a acestei zone. Ideea const n aceea c procesul se ntrerupe din cauza cderii unui singur element sensibil n sistemul de comand.

Costul soluiilor la nivelul echipamentelor de comand este, n mod tipic, de la 1/10 la 1/20 din costul soluiilor la nivel de aplicaie. Totui, costul instalaiei trebuie, de asemenea, s fie luat n consideraie, deoarece aceast soluie poate necesita protecia mai multor circuite din toat zona de producie.

Condiionerele de reea sunt echipamente statice, proiectate s asigure alimentarea continu cu

energie electric a sarcinii, n interiorul domeniului de variaie a tensiunii normate, pe durata unui gol de tensiune n reeaua electric. Energia necesar pentru

alimentare poate fi obinut prin creterea curentului electric pe seama tensiunii remanente sau de la o surs cu stocare de energie, precum o baterie de acumulatoare, o bobin sau un condensator. Dac se folosete energie stocat, condiionerul de reea este, de cele mai multe ori, eficient contra ntreruperilor de scurt durat, n limitele stabilite prin proiect, i de asemenea, contra golurilor de tensiune.

Fig. 10 Exemple de soluii la nivelul aplicaiei

4 CONCLUZII

n cazul studiat s-au efectuat msurtori pentru determinarea consumului de energie la hala 3 i implicit determinarea astfel a puterii instalate la panoul de alimentare a acestei hale.

Din msuratori se observ c soluia care poate fi adoptat pentru anularea efectelor golurilor de tensiune trebuie s dispun de o putere de min. 80 kVA pentru acoperirea ntregului consum de putere al halei 3.

BIBLIOGRAFIE

[1] A. Buta, A. Pan, L. Milea, Calitatea energiei electrice, AGIR, Bucureti, 2000.

[2] C. Collombet, J-M. Lupin, J. Schoenek, Perturbations harmoniques dans les reseaux pollues, et leur traitement, CT 152 Cahiers Techniques Schneider Electric, 1999. [3] J R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, S. Santoso,

H. W. Beaty, Electrical Power Systems Quality, McGraw-Hill, Second Edition, 2003.

[4] E. A. Eigeles, J. A. McNeill, Electric Power Quality, Worcester Polytechnic Institute, 1997

[5] Ph. Ferracci, La qualit de lenergie electrique ,CT 199 Cahiers Techniques Schneider Electric 2001.

[6] H. Markiewicz, A. Klajn, Perturbaii de tensiune. Standard EN 50160 - Caracteristicile tensiunii n reelele de distribuie publice, Wroclaw University of Technology, Iulie 2004

[7] www.lpqi.org [8] www.epri.com. [9] www.unipede.eurelectric.org.